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Entwicklung eines Ionisationsmanometers mit Feldemitterkathode

Abstract

Die Messung von UHV‐ oder gar XHV‐Drücken in Tieftemperatur‐Vakuumsystemen stellt seit jeher ein messtechnisches Problem dar. Prinzipiell lassen sich zwar konventionelle Ionisationsmanometer vom Glühkathodentyp in kryogenen Vakuumumgebungen einsetzen, allerdings handelt man sich infolge ihrer hohen Wärmeentwicklung zahlreiche Nachteile ein. Mit der Entwicklung eines Ionisationsmanometers vom Extraktortyp, bei dem die Wärme entwickelnde Glühkathode durch eine auf Feldemission basierende Elektronenquelle substituiert wurde, wird im vorliegenden Artikel ein vielversprechender Lösungsansatz zur Realisierung eines verlässlichen Druckmessgerätes für kryogene Vakuumanwendungen präsentiert. Die mit einer CNT‐Kathode ausgestattete Mess‐röhre wurde sowohl experimentell als auch mittels numerischer Simulationsverfahren auf ihre Betriebseigenschaften hin untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die modifizierte Extraktormessröhre unter Tieftemperaturbedingungen problemlos arbeitet und sinnvolle Druckmesswerte liefert.

Development of an ion gauge with field emissionin cryogenic vacuum environments cathode for pressure measurements

The measurement of UHV or even XHV pressures in low‐temperature vacuum systems has always been considered as a metrological problem. In principle, conventional hot‐cathode ion gauges can be used for pressure measurement in cryogenic vacuum environments. However, as a consequence of their high heat generation several disadvantages must be taken into account. With the development of an ion gauge of extractor‐type whose heat‐generating thermionic cathode is replaced by a non‐thermal field emission cathode, a promising approach to realize a reliable pressure gauge for cryogenic vacuum applications can be presented in this paper. The gauge equipped with a CNT cathode was investigated both experimentally and by numerical simulations in terms of their operating characteristics. It has been successfully demonstrated that the modified extractor gauge works reliably under low temperature conditions and provides meaningful pressure readings.

Authors:   Marcel Lotz, Stefan Wilfert, Oliver Kester
Journal:   Vakuum in Forschung und Praxis
Volume:   27
edition:   4
Year:   2015
Pages:   34
DOI:   10.1002/vipr.201500585
Publication date:   06-Aug-2015
Facts, background information, dossiers
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